(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ電極、ｐ電極、これらの間にｎ型半導体層、活性層、及びｐ型半導体層を備えるＧａＮ系半導体発光素子において、
前記ｐ電極は、
前記ｐ型半導体層上にＺｎまたはＺｎ系合金で形成された第１電極層と、
前記第１電極層上にＡｇまたはＡｇ系合金で形成され、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの厚さに形成された第２電極層と、
前記第２電極層上に透明伝導性酸化物で形成され、前記第２電極層よりも厚い第３電極層と、
を備えることを特徴とするＧａＮ系半導体発光素子。
【請求項２】
前記Ｚｎ系合金は、Ａｇ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｈｇ、Ｐｒ、及びＬａからなる群から選択された少なくとも一つの金属及びＺｎを含むことを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
【請求項３】
前記Ｚｎ系合金は、Ｚｎ−Ｎｉ、Ｚｎ−Ｍｇ、及びＺｎ−Ｃｕからなる群から選択された何れか一つであることを特徴とする請求項２に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
【請求項４】
前記Ａｇ系合金は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｈｇ、Ｐｒ、及びＬａからなる群から選択された少なくとも一つの金属及びＡｇを含むことを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
【請求項５】
前記Ａｇ系合金は、Ａｇ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｎｉ、Ａｇ−Ｚｎ、及びＡｇ−Ｍｇからなる群から選択された何れか一つであることを特徴とする請求項４に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
【請求項６】
前記透明伝導性酸化物は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、及びＬａからなる群から選択された少なくとも何れか一つの金属の酸化物であることを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
【請求項７】
前記透明伝導性酸化物は、ＩＴＯまたはＺｎＯであることを特徴とする請求項６に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
【請求項８】
前記第１電極層は、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの厚さに形成されたことを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
【請求項９】
前記第３電極層は、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さに形成されたことを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
【請求項１０】
基板上に順次にｎ型半導体層、活性層、及びｐ型半導体層を形成する工程と、
前記ｎ型半導体層上にｎ電極を形成する工程と、
前記ｐ型半導体層上にｐ電極を形成する工程と、を含むＧａＮ系半導体発光素子の製造方法において、
前記ｐ電極を形成する工程は、
前記ｐ型半導体層上にＺｎまたはＺｎ系合金で第１電極層を形成する工程と、
前記第１電極層上にＡｇまたはＡｇ系合金で第２電極層を０．１ｎｍ〜５００ｎｍの厚さに形成する工程と、
前記第２電極層上に透明伝導性酸化物で、前記第２電極層より厚い第３電極層を形成する工程と、
前記第１電極層、第２電極層、及び第３電極層を熱処理する工程と、
を含むことを特徴とするＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記熱処理は、２００℃〜７００℃の温度範囲で行われることを特徴とする請求項１０に記載のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記熱処理は、１０秒〜２時間行われることを特徴とする請求項１１に記載のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記熱処理は、酸素を含むガス雰囲気で行われることを特徴とする請求項１１に記載のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記ガス雰囲気は、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、及び空気からなる群から選択された少なくとも一つのガスをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記第１電極層、第２電極層、及び第３電極層のそれぞれは、電子ビーム及び熱による蒸着器により形成されることを特徴とする請求項１０に記載のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記Ｚｎ系合金は、Ａｇ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｈｇ、Ｐｒ、及びＬａからなる群から選択された少なくとも一つの金属及びＺｎを含むことを特徴とする請求項１０に記載のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記Ｚｎ系合金は、Ｚｎ−Ｎｉ、Ｚｎ−Ｍｇ、及びＺｎ−Ｃｕからなる群から選択された何れか一つであることを特徴とする請求項１６に記載のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
【請求項１８】
前記Ａｇ系合金は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｈｇ、Ｐｒ、及びＬａからなる群から選択された少なくとも一つの金属及びＡｇを含むことを特徴とする請求項１０に記載のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
【請求項１９】
前記Ａｇ系合金は、Ａｇ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｎｉ、Ａｇ−Ｚｎ、及びＡｇ−Ｍｇからなる群から選択された何れか一つであることを特徴とする請求項１８に記載のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
【請求項２０】
前記透明伝導性酸化物は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、及びＬａからなる群から選択された少なくとも何れか一つの金属の酸化物であることを特徴とする請求項１０に記載のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
【請求項２１】
前記透明伝導性酸化物は、ＩＴＯまたはＺｎＯであることを特徴とする請求項２０に記載のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
【請求項２２】
前記第１電極層は、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの厚さに形成されることを特徴とする請求項１０に記載のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
【請求項２３】
前記第３電極層は、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さに形成されることを特徴とする請求項１０に記載のＧａＮ系半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子に係り、さらに詳細には、光出力及び発光効率が向上するように、その構造の改善されたＧａＮ系半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化合物半導体の特性を利用して電気的な信号を光に変化させる化合物半導体発光素子、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）またはＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）のような半導体レーザダイオードのレーザ光は、光通信、多重通信、宇宙通信のような様々な技術分野で現在実用化されている。半導体レーザは、光通信のような通信分野、コンパクトディスクプレーヤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ  Ｐｌａｙｅｒ：ＣＤＰ）やデジタル多機能ディスクプレーヤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ  Ｐｌａｙｅｒ：ＤＶＤＰ）のような装置で、データの伝送やデータの記録及び判読のための手段の光源として広く使用されている。
【０００３】
このような化合物半導体発光素子は、光の出射方向によってトップエミット型発光ダイオード（Ｔｏｐ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＴＬＥＤ）と、フリップチップ発光ダイオード（Ｆｌｉｐ−Ｃｈｉｐ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ：ＦＣＬＥＤ）とに分類される。
【０００４】
フリップチップ発光ダイオードは、活性層から発生した光が、ｐ型化合物半導体層上に形成された反射電極で反射され、反射された光が基板を通じて出射される構造を有する。一方、ＴＬＥＤは、ｐ型化合物半導体層及びオームコンタクトを形成するｐ電極を通じて光が出射される構造を有する。ここで、前記ＴＬＥＤのｐ電極は、主に、ｐ型化合物半導体層上にニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層が順次に積層された構造を有する。このようなＮｉ／Ａｕ積層構造のｐ電極についてのさらに詳細な説明は、特許文献１に記載されている。しかし、Ｎｉ／Ａｕ積層構造に形成されたｐ電極は、半透明性を有するため、前記Ｎｉ／Ａｕ積層構造のｐ電極が適用されたＴＬＥＤは、低い光利用効率及び低い輝度特性を有する。したがって、このような問題点を解決するために、低い接触抵抗及び高い透光率を有する電極物質及び電極構造に関する研究が行われている。
【特許文献１】米国特許第５８７７５５８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前記問題点を改善するためのものであり、光出力及び発光効率が向上するように、その構造の改善されたＧａＮ系半導体発光素子及びその製造方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るＧａＮ系半導体発光素子は、ｎ電極、ｐ電極、これらの間にｎ型半導体層、活性層、及びｐ型半導体層を備えるＧａＮ系半導体発光素子において、前記ｐ電極は、前記ｐ型半導体層上にＺｎまたはＺｎ系合金で形成された第１電極層と、前記第１電極層上にＡｇまたはＡｇ系合金で形成され、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの厚さに形成された第２電極層と、前記第２電極層上に透明伝導性酸化物で形成され、前記第２電極層よりも厚い第３電極層と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
ここで、前記Ｚｎ系合金は、Ａｇ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｈｇ、Ｐｒ、及びＬａからなる群から選択された少なくとも一つの金属及びＺｎを含む。望ましくは、前記Ｚｎ系合金は、Ｚｎ−Ｎｉ、Ｚｎ−Ｍｇ及びＺｎ−Ｃｕからなる群から選択された何れか一つである。そして、前記Ａｇ系合金は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｈｇ、Ｐｒ、及びＬａからなる群から選択された少なくとも一つの金属及びＡｇを含む。望ましくは、前記Ａｇ系合金は、Ａｇ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｎｉ、Ａｇ−Ｚｎ及びＡｇ−Ｍｇからなる群から選択された何れか一つである。そして、前記透明伝導性の酸化物は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、及びＬａからなる群から選択された少なくとも何れか一つの金属の酸化物である。望ましくは、前記透明伝導性の酸化物は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）または亜鉛酸化物（ＺｎＯ）である。
【０００８】
望ましくは、前記第１電極層及び第２電極層のそれぞれは、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの厚さに形成され、前記第３電極層は、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さに形成される。
【０００９】
本発明に係るＧａＮ系半導体発光素子の製造方法は、基板上に順次にｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層を形成する工程と、前記ｎ型半導体層上にｎ電極を形成する工程と、前記ｐ型半導体層上にｐ電極を形成する工程と、を含むＧａＮ系半導体発光素子の製造方法において、前記ｐ電極を形成する工程は、前記ｐ型半導体層上にＺｎまたはＺｎ系合金で第１電極層を形成する工程と、前記第１電極層上にＡｇまたはＡｇ系合金で、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの厚さに形成する工程と、前記第２電極層上に透明伝導性酸化物で、前記第２電極層より厚い第２電極層を形成する工程と、前記第１電極層、第２電極層及び第３電極層を熱処理する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
望ましくは、前記熱処理は、２００℃〜７００℃の温度範囲で、１０秒〜２時間行われる。そして、前記熱処理は、酸素を含むガス雰囲気で行われ、望ましくは、前記ガス雰囲気は、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、及び空気からなる群から選択された少なくとも一つのガスをさらに含みうる。ここで、前記第１電極層、第２電極層及び第３電極層のそれぞれは、電子ビーム及び熱による蒸着器により形成されることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように構成された本発明に係るＧａＮ系半導体発光素子およびその製造方法よれば、低い接触抵抗及び高い透光率を有するｐ電極を備えたＧａＮ系半導体発光素子が得られる。したがって、ｐ電極での電流−電圧特性及び透光率が改善されて、従来よりも光出力及び発光効率が向上したＧａＮ系の半導体発光素子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下では、本発明に係るＧａＮ系半導体発光素子及びその製造方法の一実施形態を、添付された図面を参照して詳細に説明する。この過程で、図面に示す層や領域の厚さは、本発明の理解を容易なものとするために誇張されて示されている。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係るＧａＮ系半導体発光素子の断面図であり、図２は、図１におけるｐ電極の拡大図である。
【００１４】
図１及び図２に示すように、本発明に係るＧａＮ系半導体発光素子は、ｎ電極５０、ｐ電極６０、そして、それらの間に配置されたｎ型半導体層２０、活性層３０、及びｐ型半導体層４０を備える。具体的には、基板１０上に順次にｎ型半導体層２０、活性層３０、及びｐ型半導体層４０が積層され、ｐ型半導体層４０の最上面のうち、その一部領域からｎ型半導体層２０の所定深さまでエッチングされて、ｎ型半導体層２０の一領域が露出している。そして、ｎ型半導体層２０の露出面上にｎ電極５０が形成され、ｐ電極６０は、ｐ型半導体層４０の最上面上に形成されている。このような構造のＧａＮ系半導体発光素子において、ｎ電極５０とｐ電極６０との間に所定電圧が印加されれば、ｎ型半導体層２０及びｐ型半導体層４０からそれぞれ電子及び正孔が活性層３０に注入されて、それらが活性層３０内で結合することによって、活性層３０から光が出力される。
【００１５】
本発明に係るＧａＮ系半導体発光素子において、ｐ電極６０は、ｎ型半導体層２０上に順次に積層された第１電極層６０ａ、第２電極層６０ｂ、及び第３電極層６０ｃを備える複数層構造の電極で形成され、このようなｐ電極６０の構造及びその形成物質に本発明の特徴がある。具体的には、本発明に係るＧａＮ系半導体発光素子において、ｐ電極６０は、ｐ型半導体層４０上にＺｎまたはＺｎ系合金で形成された第１電極層６０ａ、第１電極層６０ａ上にＡｇまたはＡｇ系合金で形成された第２電極層６０ｂ、そして、第２電極層６０ｂ上に透明伝導性の酸化物で形成された第３電極層６０ｃを備える。このような順序で積層された第１電極層６０ａ、第２電極層６０ｂ、及び第３電極層６０ｃを組み合わせて形成されたｐ電極６０によれば、実験的に、ｐ電極６０で低い接触抵抗及び高い透光率が得られたため、ＧａＮ系半導体発光素子の光出力及び発光効率を従来よりも向上させることができる。
【００１６】
ここで、前記Ｚｎ系合金は、Ａｇ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｈｇ、Ｐｒ、及びＬａからなる群から選択された少なくとも一つの金属及びＺｎを含む。望ましくは、前記Ｚｎ系合金は、Ｚｎ−Ｎｉ、Ｚｎ−Ｍｇ及びＺｎ−Ｃｕからなる群から選択された何れか一つである。そして、前記Ａｇ系合金は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｈｇ、Ｐｒ、及びＬａからなる群から選択された少なくとも一つの金属及びＡｇを含む。望ましくは、前記Ａｇ系合金は、Ａｇ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｎｉ、Ａｇ−Ｚｎ、及びＡｇ−Ｍｇからなる群から選択された何れか一つである。そして、前記透明伝導性の酸化物は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、及びＬａからなる群から選択された少なくとも何れか一つの金属の酸化物である。望ましくは、前記透明伝導性の酸化物は、ＩＴＯまたはＺｎＯである。ここで、前記第１電極層６０ａ及び第２電極層６０ｂのそれぞれは、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの厚さに形成され、前記第３電極層６０ｃは、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さに形成されることが望ましい。
【００１７】
基板１０としては、サファイア基板またはフリースタンディングＧａＮ基板を利用することができる。そして、ｎ型半導体層２０は、ＡｌＩｎＧａＮ系III−Ｖ族窒化物半導体物質で形成するが、特に、ｎ−ＧａＮ層またはｎ−ＧａＮ／ＡｌＧａＮ層で形成することが望ましい。そして、ｐ型半導体層４０は、ｐ−ＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物半導体層で形成するが、特に、ｐ−ＧａＮ層またはｐ−ＧａＮ／ＡｌＧａＮ層で形成することが望ましい。
【００１８】
活性層３０は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、そして０≦ｘ＋ｙ≦１）であるＧａＮ系列のIII−Ｖ族窒化物半導体層で形成するが、特に、ＩｎＧａＮ層またはＡｌＧａＮ層で形成することが望ましい。ここで、活性層３０は、多重量子ウェル（Ｍｕｌｔｉ−Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ；以下、ＭＱＷという）または単一量子ウェルのうち、何れか一つの構造を有し、このような活性層３０の構造は、本発明の技術的範囲を制限しない。例えば、前記活性層３０は、ＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷまたはＧａＮ／ＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷの構造に形成されることが最も望ましい。
【００１９】
図３は、ＺｎＮｉ（２．５ｎｍ）／Ａｇ（２．５ｎｍ）／ＩＴＯ（２００ｎｍ）の積層構造を有するように製造されたｐ電極を示すＴＥＭ写真であり、図４は、ＺｎＮｉ（２．５ｎｍ）／Ａｇ（２．５ｎｍ）／ＩＴＯ（２００ｎｍ）の積層構造を有するように製造されたｐ電極に対しての電流−電圧特性を測定した結果を示すグラフである。そして、図５は、ＺｎＮｉ（２．５ｎｍ）／Ａｇ（２．５ｎｍ）／ＩＴＯ（２００ｎｍ）の積層構造のｐ電極を備えたＧａＮ系半導体発光素子の電流−電圧特性を測定した結果を示すグラフである。
【００２０】
図６Ａ〜図６Ｄは、本発明に係るＧａＮ系半導体発光素子の製造方法を示す図面である。
【００２１】
図６Ａに示すように、基板１０上に順次にｎ型半導体層２０、活性層３０、及びｐ型半導体層４０を積層する。具体的には、予め準備された基板１０、例えば、ＧａＮまたはサファイア基板上に同種（例えば、ＧａＮ基板上にＧａＮ系列の結晶層の成長）または異種積層（例えば、サファイア基板上にＧａＮ系列の結晶層の成長）方法によりｎ型半導体層２０を形成する。ｎ型半導体層２０は、ＡｌＩｎＧａＮ系のIII−Ｖ族窒化物半導体物質で形成するが、特に、ｎ−ＧａＮ層またはｎ−ＧａＮ／ＡｌＧａＮ層で形成することが望ましい。
【００２２】
活性層３０は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、そして、０≦ｘ＋ｙ≦１）であるＧａＮ系のIII−Ｖ族窒化物半導体層で形成するが、特に、ＩｎＧａＮ層またはＡｌＧａＮ層で形成することが望ましい。ここで、活性層３０は、ＭＱＷまたは単一量子ウェルのうち何れか一つの構造を有し、このような活性層３０の構造は、本発明の技術的範囲を制限しない。例えば、前記活性層３０は、ＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷまたはＧａＮ／ＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷの構造で形成されることが最も望ましい。
【００２３】
ｐ型半導体層４０は、ｐ−ＧａＮ系のIII−Ｖ族窒化物半導体層で形成するが、特に、ｐ−ＧａＮ層またはｐ−ＧａＮ／ＡｌＧａＮ層で形成することが望ましい。
【００２４】
ここで、それぞれの物質層は、半導体製造工程で一般的に利用される薄膜蒸着法、例えば、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）または蒸発法のような気相蒸着法で形成され、これらの方法は周知であるので、これについての詳細な説明は省略する。
【００２５】
図６Ｂ及び図６Ｃに示すように、ｐ型半導体層４０の最上面の一部領域を選択して、前記選択された領域からｎ型半導体層２０の所定深さまでエッチングして、ｎ型半導体層２０の一部領域を露出させる。その後、ｎ型半導体層２０の露出面上に、ＡｇまたはＡｌのような導電性物質でｎ電極５０を形成する。そして、前記ｐ型半導体層４０上に第１電極層６０ａ、第２電極層６０ｂ及び第３電極層６０ｃを順次に積層する。このとき、前記第１電極層６０ａは、ＺｎまたはＺｎ系合金で形成され、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの厚さに形成される。ここで、前記Ｚｎ系合金は、Ａｇ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｈｇ、Ｐｒ及びＬａからなる群から選択された少なくとも一つの金属及びＺｎを含む。望ましくは、前記Ｚｎ系合金は、Ｚｎ−Ｎｉ、Ｚｎ−Ｍｇ及びＺｎ−Ｃｕからなる群から選択された何れか一つである。そして、前記第２電極層６０ｂは、ＡｇまたはＡｇ系合金で形成され、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの厚さに形成される。ここで、前記Ａｇ系合金は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｈｇ、Ｐｒ及びＬａからなる群から選択された少なくとも一つの金属及びＡｇを含む。望ましくは、前記Ａｇ系合金は、Ａｇ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｎｉ、Ａｇ−Ｚｎ及びＡｇ−Ｍｇからなる群から選択された何れか一つである。そして、前記第３電極層６０ｃは、透明伝導性の酸化物から形成され、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さに形成される。ここで、前記透明伝導性の酸化物は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＬａからなる群から選択された少なくとも何れか一つの金属の酸化物である。望ましくは、前記透明伝導性の酸化物は、ＩＴＯまたはＺｎＯである。ここで、前記第１電極層６０ａ、第２電極層６０ｂ、及び第３電極層６０ｃのそれぞれは、電子ビーム及び熱による蒸着器により形成される。
【００２６】
図６Ｄに示すように、前記第１電極層６０ａ、第２電極層６０ｂ及び第３電極層６０ｃを２００℃〜７００℃の温度範囲、望ましくは、５３０℃で１０秒〜２時間熱処理する。前記熱処理は、酸素を含むガス雰囲気で行われる。望ましくは、前記ガス雰囲気は、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、及び空気からなる群から選択された少なくとも一つのガスをさらに含んでいてもよい。このような工程過程を通じて、本発明に係る低い接触抵抗及び高い透光率を有するｐ電極６０を備えたＧａＮ系半導体発光素子が製造される。
【００２７】
以上、このような本願発明の理解を助けるために、いくつかの模範的な実施形態が説明及び図示されたが、このような実施形態は、本発明を単位に例示したものに過ぎず、当業者ならば、以上に説明した実施形態から多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点が理解できるであろう。したがって、本発明は、図示及び説明された構造及び工程順序にのみ限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の技術的思想を中心に保護されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、半導体発光素子に関連した技術分野に好適に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系半導体発光素子の断面図である。
【図２】図１におけるｐ電極の拡大図である。
【図３】ＺｎＮｉ（２．５ｎｍ）／Ａｇ（２．５ｎｍ）／ＩＴＯ（２００ｎｍ）の積層構造に製造されたｐ電極を示すＴＥＭ写真である。
【図４】ＺｎＮｉ（２．５ｎｍ）／Ａｇ（２．５ｎｍ）／ＩＴＯ（２００ｎｍ）の積層構造に製造されたｐ電極に対して電流−電圧特性を測定した結果を示すグラフである。
【図５】ＺｎＮｉ（２．５ｎｍ）／Ａｇ（２．５ｎｍ）／ＩＴＯ（２００ｎｍ）の積層構造のｐ電極を備えたＧａＮ系半導体発光素子の電流−電圧特性を測定した結果を示すグラフである。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系半導体発光素子の製造方法を示す図面である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系半導体発光素子の製造方法を示す図面である。
【図６Ｃ】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系半導体発光素子の製造方法を示す図面である。
【図６Ｄ】本発明の一実施形態に係るＧａＮ系半導体発光素子の製造方法を示す図面である。
【符号の説明】
【００３０】
１０    基板
２０    ｎ型半導体層、
３０    活性層、
４０    ｐ型半導体層、
５０    ｎ電極、
６０    ｐ電極、
６０ａ    第１電極層、
６０ｂ    第２電極層、
６０ｃ    第３電極層。
【図１】
0005130436.tif 000002
【図２】
0005130436.tif 000003
【図４】
0005130436.tif 000004
【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図３】
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